1.3 Génétique

Question 1

Nommez les 3 principaux mécanismes de RÉSISTANCE aux ANTIBOTIQUES.

Answer 1

A) Altération de la perméabilité

B) Modification ou destruction de l’antibiotique

C) Modification ou changement de la cible

Question 2

Nommez les principales CIBLES des antibiotiques.

Answer 2

• Gyrases à ADN
  
  • Quinolones
  • Fluoroquinolones
• Fragmente l’ADN
  
  • Nitroimidazoles (métronidazole)
  • Nitrofuran
• Polymérase à ARN
  
  • Rifamicines (rifampin)
  • Actinomycine D
  • Fidaxomicin (Dificid)
• Membrane
  
  • Polymyxines (colistin)
  • Lipopeptides cycliques (daptomycine)
  • Bacitracine
• Biosynthèse de l’acide folique
  
  • Triméthoprim
  • Sulfamidés
• Paroi
  
  • Glycopeptides (vancomycine)
  • Cyclosérine
  • Fosfomycine
  • Bacitracine
• Beta-lactamines
  
  • Pénicillines
  • Cephalosporines
  • Monobactames
  • Carbapénèmes
• Synthèse des protéines (sous unité 50S du ribosome)
  
  • Macrolides (érythromycine)
  • Lincosamides (clindamycine)
  • Streptogramines (Synercid)
  • Chloramphenicol
  • Kétolides (Kétek)
  • Oxazolidinones (linézolide)
  • Pleuromutilines
• Synthèse des protéines (sous unité 30S du ribosome)
  
  • Tétracyclines et Glycylcyclines
  • Aminoglycosides (streptomycine)
• Isoleucine aminoacyl ARNt synthétase
  
  • Mupirocin
• Facteur d’élongation EF-G
  
  • Acide fusidique

Question 3

VF

Les bactéries possèdent un noyau délimité par une membrane.

Answer 3

FAUX

Ils possèdent une structure appelée nucléoïde qui assure un empaquetage compact du matériel génétique

Question 4

Qu’est-ce que des PLASMIDES ?

Answer 4

Éléments extra chromosomiques capables de se répliquer de façon indépendante par rapport au chromosome principal.

Habituellement, les plasmides ne codent pas pour des fonctions essentielles à la cellule.

Question 5

Les plasmides codent-elles pour des fonctions essentielles à la cellule ?

Answer 5

NON

Habituellement

Question 6

Quelles informations contenues dans un plasmide peuvent procurer un avantage unique à la bactérie hôte ?

Answer 6

• Résistance aux antibiotiques.
• Capacité métabolique supplémentaire.
• Facteur favorisant l’infection.

Question 7

VF

Afin de minimiser ses dépenses énergétiques, la bactérie n’active un système que si elle en a besoin. Ainsi, les bactéries évitent de synthétiser les enzymes d’un sentier métabolique en absence du substrat mais elles sont toujours prêtes à produire ces enzymes si le substrat apparaît dans l’environnement.

Answer 7

VRAI

Question 8

Quels sont les TYPES DE RÉGULATION ?

Answer 8

• CHANGEMENT DANS LA SÉQUENCE D’ADN
  
  • Amplification de gène
  • Réarrangement de gène (mutations)
• CHANGEMENT DANS LE NOMBRE DE TRANSCRITS (Régulation transcriptionnelle)
  
  • Activateurs
  • Répresseurs
• CHANGEMENT DANS LA QUANTITÉ DE PRODUIT DE GÈNE ACTIF
  
  • Ajout de cofacteur ou groupe prostétique
  • Clivage protéolytique
  • Interactions avec d’autres macromolécules

Question 9

Expliquer la RÉGULATION d’un gène de résistance avec un exemple.

Answer 9

Le gène tetB qui permet aux bactéries de résister à la tétracycline, est sous le contrôle du gène répresseur tetR. Notez que le gène tetB est précédé d’un promoteur identifié par (P) et que le gène tetR situé sur l’autre brin d’ADN (brin complémentaire, donc dans la direction opposée à tetB), est lui aussi précédé d’un promoteur.

En absence de tétracycline, la protéine du répresseur (R) est produite et vient bloquer le promoteur de tetB, ainsi que son propre promoteur (pour s’autoréguler), ce qui a pour effet d’empêcher la transcription des deux gènes.

En présence de tétracycline, cet antibiotique vient se complexer à la protéine du répresseur la rendant ainsi incapable de bloquer le promoteur de tetB, ce qui a pour effet de permettre la transcription et ultimement la traduction qui permettra la production de la protéine TetB (une pompe à efflux) responsable de la résistance à la tétracycline.

Question 10

Souvent, les bactéries ne produisent certaines protéines que lorsqu’elles en ont ___ (économie d’énergie).

Answer 10

Souvent, les bactéries ne produisent certaines protéines que lorsqu’elles en ont besoin (économie d’énergie).

Question 11

La régulation (et l’autorégulation) des gènes est ordinairement un processus actif qui exige que la cellule soit dans un __ ___ actif. Ainsi, la régulation sera plus rapide durant la phase de ___ exponentielle des bactéries que durant les phases de latence et de plateau ou de décroissance.

Answer 11

La régulation (et l’autorégulation) des gènes est ordinairement un processus actif qui exige que la cellule soit dans un état métabolique actif. Ainsi, la régulation sera plus rapide durant la phase de croissance exponentielle des bactéries que durant les phases de latence et de plateau ou de décroissance.

Question 12

Nommez des stratégies développées par les bactéries pour contrôler l’activation-inactivation de leurs gènes.

Answer 12

• La régulation transcriptionnelle.
• contrôle négatif (répresseur; inductible ou répressible).
• contrôle positif (activateur; inductible ou répressible).
• Le regroupement de gènes adjacents dans un opéron.
• Le contrôle de plusieurs gènes non contigus dans un régulon (même protéine régulatrice)
• Le contrôle de plusieurs gènes non contigus dans un stimulon (même stimulus)
• La régulation au niveau traductionnel.

Question 13

Qu’est-ce qu’une MUTATION ?

Answer 13

Modification de la séquence des nucléotides de l’ADN.

Question 14

Nommez les 2 types de MUTATIONS possibles.

Answer 14

• Mutations spontanées
  
  • Causées par l’action des radiations naturelles (rayons cosmiques) ou encore être le résultat d’erreurs survenues lors de la réplication.
• Mutations induites
  
  • Peuvent survenir à des fréquences beaucoup plus élevées et elles sont causées par une variété d’agents physiques, chimiques et biologiques (agents mutagènes).

Question 15

Nommez les différentes ALTÉRATIONS de l’ADN causées par les mutations.

Answer 15

• Délétions ou insertions de nucléotides
• Substitutions de nucléotides
• silencieuses
• mauvais sens
• non-sens

Question 16

Que signifie avoir un PHÉNOTYPE SÉLECTIONNABLE ?

Answer 16

Cette propriété permet aux mutants sélectionnables d’avoir un avantage sur les autres bactéries dans un environnement ayant des conditions dites sélectives.

Dans une population bactérienne exposée à une concentration d’antibiotique telle qu’elle exerce une pression sélective, les mutants résistants pourront croître plus rapidement que les parents sensibles et bientôt les remplacer pour former la majorité de la population.

Question 17

VF

La pression sélective CRÉE la mutation.

Answer 17

FAUX

Ne crée pas la mutation. La mutation est survenue au hasard et elle existait déjà avant que la pression sélective ne s’exerce.

Question 18

Nommez les 5 groupes distincts de système de réparation pour l’ADN bactérien.

Answer 18

• La réparation directe de l’ADN
• La réparation par excision
• La réparation par recombinaison
• La réponse SOS (peut stimuler le transfert de gènes)
• La réparation sujette à erreur (peut induire des mutations)

Question 19

VF

Les BACTÉRIES font de la reproduction sexuée

Answer 19

FAUX

Par contre, elles peuvent échanger de l’information génétique entre les cellules (transfert horizontal) grâce à trois mécanismes distincts.

Question 20

Nommez les 3 mécanismes distincts qui permettent d’échanger de l’information génétique entre les cellules.

Answer 20

(1) la transformation
(2) la conjugaison
(3) la transduction

Question 21

Expliquer ce qu’est la TRANSFORMATION.

Answer 21

Cette capacité qu’ont certaines cellules d’être transformées par de l’ADN externe est appelée compétence. Cette compétence peu être acquise par l’exposition à des agents chimiques (CaCl2) ou physiques (décharge électrique) ou chez certaines espèces, elle est naturelle.

Ces espèces bactériennes peuvent donc acquérir de nouvelles propriétés telles la résistance à un antibiotique ou un facteur permettant une infection plus virulente, par simple contact avec l’ADN provenant de bactéries mortes. La transformation est beaucoup plus efficace entre bactéries d’une même espèce qu’entre bactéries d’espèces différentes

Question 22

Qu’est-ce que la CONJUGAISON ?

Answer 22

La conjugaison est l’échange de matériel génétique qui ressemble le plus à un échange de type sexuel chez les bactéries. La conjugaison requiert des contacts cellule-cellule et l’échange de matériel génétique est toujours unidirectionnel passant d’une cellule “mâle” à une cellule “femelle”. En général, les gènes nécessaires à cet échange sont codés par de gros plasmides appelés plasmides conjugatifs.

Question 23

Qu’est-ce que la TRANSDUCTION ?

Answer 23

Le transfert de gènes par transduction est médié par les bactériophages. Ces virus parasites des bactéries utilisent la machinerie cellulaire de leur hôte pour reproduire tant leur enveloppe protéique (capside) que leur matériel génétique (ADN ou ARN). Les cycles de vie des bactériophages sont soit lytiques soit lysogéniques. Le cycle lytique entraîne la mort des cellules bactériennes. Un phage uniquement capable d’une croissance lytique est appelé phage virulent.

La transduction se définit comme le transfert d’ADN bactérien d’une cellule à une autre par l’intermédiaire d’une infection par un bactériophage. Dans la transduction spécialisée un génome hybride phage-bactérie est créé quand le génome du prophage est improprement excisé du génome de l’hôte.

Question 24

Expliquer le CYCLE LYSOGÉNIQUE d’un bactériophage lambda.

Answer 24

Lors de la lysogénisation, le matériel génétique du phage (trait plein) s’intègre dans le chromosome (trait ouvert) de la bactérie et y est répliqué en même temps que le chromosome sans affecter l’hôte.

En A, un événement vient rompre le cycle lysogénique en permettant à l’ADN du phage de s’exciser du chromosome de l’hôte. Par la suite en B, de nouvelles particules de phage sont produites et sont libérées entrainant la lyse cellulaire et la mort de la bactérie dans le cadre du cycle lytique.

Question 25

Quelle est la différence entre la TRANSDUCTION SPÉCIALISÉE vs TRANSDUCTTION GÉNÉRALISÉE ?

Answer 25

A) Dans la transduction spécialisée un génome hybride phage-bactérie est créé quand le génome du prophage (trait plein) est improprement excisé du génome de l’hôte (trait ouvert) puis empaqueté à l’intérieur du phage.

(B) La transduction généralisée est le résultat de l’empaquetage accidentel de fragments de l’ADN de l’hôte (trait ouvert) à l’intérieur d’une capside de phage.

Question 26

Qu’est-ce que la TRANSPOSITION ?

Answer 26

La transposition implique le mouvement de segments d’ADN à l’intérieur d’une même cellule. Elle requière donc une certaine proximité physique entre les endoits où le tranfert a lieu.

Cependant, ces mouvements peuvent s’opérer entre différents éléments génétiques susceptibles d’être présents simultanément dans une même cellule.

Question 27

Nommez les 3 classes de TRANSPOSONS.

Answer 27

• les séquences d’insertion (IS)
• les transposons complexes (composites avec IS + autres gènes)
• les phages transposables

Question 28

Pourquoi les TRANSPOSONS COMPLEXES ont une importance médicale considérable ?

Answer 28

Ils peuvent encoder à l’intérieur de leur région centrale, des gènes de toxines ou de résistance aux antibiotiques.

Question 29

Nommez les 2 systèmes qui permettent aux bactéries de protéger leur ADN contre l’invasion d’ADNs étrangers.

Answer 29

1. Système de restriction-modification de classe II
2. CRISPR/Cas

Question 30

Expliquer le SYSTÈME DE RESTRICTION-MODIFICATION DE CLASSE II.

Answer 30

La première composante du système est une enzyme appelée méthylase qui va modifier l’ADN de l’hôte à certaines séquences spécifiques pour le protéger d’une digestion éventuelle par la seconde composante du système, la nucléase de restriction. Cette dernière détruira l’ADN étranger non méthylé, restreignant ainsi l’entrée de matériel génétique nouveau.

Question 31

Expliquer le système CRISPR/Cas.

Answer 31

Lorsqu’un nouveau phage infecte une bactérie, le système CRISPR de la bactérie incorpore une courte séquence dérivée du génome du phage, conservant ainsi une « mémoire » spécifique des infections passées. Agissant un peu à la manière d’un « système immunitaire » bactérien, les séquences CRISPR sont transcrites et traitées pour générer de courtes molécules d’ARN CRISPR qui patrouillent l’intérieur de la bactérie à la recherche de séquence de phages qui pourraient infecter la bactérie. Si l’ARN CRISPR reconnait une séquence d’envahisseur, il guide la protéine Cas qui sert à couper l’ADN étranger, prévenant ainsi l’infection de la bactérie par le phage.

Question 32

Quel est l’avantage du diagnostique par PCR ?

Answer 32

On prévoit que d’ici quelques années, l’identification des bactéries et de leurs gènes de résistance ne prendra que quelques heures, voir même seulement une heure.